Технология интерактивного обучения состоит в том, чтобы на протяжении всего процесса обучения, практически на каждом занятии, создать условия для целенаправленного усиленного взаимодействия преподавателя и студентов. Это способствует саморазвитию, самосовершенствованию и реализации творческой деятельности студентов.
К методам мотивации, позволяющим реализовать творческую деятельность, развить коммуникативную способность каждого студента, научить его аргументировано выражать свои мысли, относятся деловые, ролевые и ситуационные игры. В игре отрабатываются теоретические и практические навыки, позволяющие студенту увереннее чувствовать себя в профессиональной деятельности, а усвоенные логические приемы позволяют находить пути правильного решения практических задач. Игры являются составной частью лабораторных занятий.
- Игра-соревнование (тренинг) соотнесения понятий с соответствующими явлениями (Приложение 1).
- Игра-тренинг «Карусель» на отработку навыков составления формул комплексов по названию и наоборот, составление названий по формуле соединения (Приложение 2).
- «Мозаика» - игра по составления структурных формул комплексных соединений по описанию (Приложение 3).
Все лабораторные работы можно считать поисково-исследовательской работой, проводимой с использованием интерактивных технологий в объеме 90 часов.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Самостоятельная работа студентов:
- участие в интерактивных играх (Приложение 1,2);
- реферат по разработке плана - характеристики комплексного соединения по формуле и составление в соответствии с этим планом реферата о строении и свойствах предложенного комплекса (Приложение 4);
- письменное домашнее задание (Приложение 5);
- контрольные работы (Приложение 6);
- выполнение и отчет по лабораторной работе.
Организовать самостоятельную работу так, чтобы активно работал каждый студент, можно с помощью использования учебных пособий, содержащих краткое изложение основных теоретических положений дисциплины, справочный материал, примеры решения задач, задания для самостоятельной работы. Методические разработки, дополняя традиционный метод обучения (лекцию), способствуют интенсификации учебного процесса. Их применение обеспечивает индивидуализацию обучения, активизацию познавательной деятельности, развитие творческого мышления студентов.
При выполнении самостоятельной работы (освоение теоретического материала, подготовка к лабораторным работам, оформление лабораторных работ, подготовка к текущему и итоговому контролю) студентам рекомендуется использование учебных пособий, в которых рассмотрены теоретические вопросы изучаемой дисциплины и примеры решения задач.
Формы текущего контроля:
- отчет о выполнении письменных домашних заданий;
- отчеты по лабораторным работам;
- оценивание выполнения контрольных работ;
- отдельно оцениваются личностные качества студентов (аккуратность, исполнительность, инициативность работы у доски, своевременная сдача тестов, отчетов по лабораторным работам, письменных домашних заданий).
Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины осуществляется преподавателем в виде балльно-рейтинговой технологии в процессе проведения лекционных занятий, выполнения лабораторных работ, контрольных работ и самостоятельной работы студентов.
Экзаменационные билеты по дисциплине приведены в Приложении 7. Преподавание на современном этапе ориентрировано не на запоминание, а на развитие умений разрешать конкретные ситуации. Поэтому целесообразно, чтобы экзаменационный билет содержал не только теоретические вопросы, но и ситуационные задачи.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Неорганическая химия. Химия элементов: Учебник в 2 томах / , , – 2 изд., перераб. и доп. –М.: Изд-во МГУ; ИКЦ «Академкнига», 20с.
2. Неорганическая химия. В 2 томах / Д. Шрайвер, П. Эткинс. пер. с англ. . – М.: Мир, 2004.
б) дополнительная литература:
1. Методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе / З. Марченко, М. Бальцежак; пер. с польск. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 20с.
2. Химия комплексных соединений: Учебное пособие / , , – 2 изд., перераб. и доп. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2011.- 98с.
3. Количественные характеристики окислительно-восстановительных процессов / , – Саратов: Изд-во «Научная книга», 2008. – 64с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
http://chtmister. *****
http://*****
www. *****
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Комплексные соединения в химической экспертизе металлов и сплавов»:
1. Компьютерный класс с выходом в Интернет.
2. Лекционный зал, оборудованный современной презентационной техникой.
3. Электронные весы, спектрофотометр СФ-201; спектрофотометр UV-1800 SHIMADZU с необходимым программным обеспечением.
4. Лаборатория с необходимым набором химических веществ и принудительной вентиляцией.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению «Химия» и профилю подготовки «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность»
Авторы
доц., к. х.н.
Программа одобрена на заседании кафедры общей и неорганической химии Института химии СГУ от 5 мая 2011 года, протокол
Подписи:
Зав. кафедрой
проф., д. х.н
Директор Института химии
проф., д. х.н
Приложение 1
Материал для проведения игры – тренинга:
На отдельных карточках студентам выдаются названия понятий. Карточки выкладываются названием вниз. Студент должен взять карточку и дать определение выбранного понятия. Игра возможна как в виде индивидуального соревнования студентов, являющегося одновременно и формой контроля знаний, так и состязания между группами.
Комплексные соединения – соединения существующие, как в кристаллическом состоянии, так и в растворе, особенностью которых является наличие центрального атома, окруженного лигандами. Центральный атом – акцептор электронов, лиганд – донор электронов.
Или – соединения, в узлах кристаллов которых находятся комплексные ионы, способные к самостоятельному существованию в растворе.
Лиганды – нейтральные молекулы или кислотные остатки, которые координируются вокруг центрального атома.
Координационное число – число координационных мест (число ковалентных связей), занимаемых (образуемых) лигандами.
Координационная (внутренняя) сфера– совокупность центрального атома-комплексообразователя и непосредственно с ним связанных лигандов.
Координационная связь – химическая связь между комплексообразоваителем и лигандами.
Дентатность лигандов – число ковалентных связей, образуемых лигандом с комплексообразователем.
Монодентатный лиганд – лиганд, который занимает одно координационное место.
Бидентатный лиганд – лиганд, который занимает в координационной сфере два координационных места.
Полидентатные лиганды – лиганды, которые имеют несколько донорных атомов и занимают в координационной сфере несколько координационных мест.
Мостиковые лиганды – лиганды, связывающие между собой два комплексообразователя во внутренней сфере.
Внешняя сфера комплексного соединения – ионы и (или) молекулы, не находящиеся в непосредственной химической связи с комплексообразователем, но нейтрализующие заряд комплексного иона (внутренней сферы).
Катионные комплексы – комплексные соединения, образующие в растворе комплексный катион (частица с положительным зарядом).
Анионный комплекс – комплексные соединения, образующие в растворе комплексный анион (частица с отрицательным зарядом).
Нейтральный комплекс – комплексные соединения, не являющиеся электролитом.
Изомеры – соединения одного и того же состава, но отличающиеся строением и свойствами.
Изомерия геометрическая – вид внутрисферной изомерии, связанный с различным расположением лигандов во внутренней сфере комплекса
( например, цис - или транс-).
Изомерия положения – обусловлена наличием лигандов, способных образовывать химическую связь через различные донорные атомы.
Координационная изомерия – характерна для соединений с комплексным катионом и комплексным анионом; проявляется во взаимном обмене лигандами между катионом и анионом.
Ионизационная(ионная) изомерия – обусловлена обменом ионов из внутренней координационной сферы во внешнюю.
Сольватная (гидратная) изомерия – перераспределение нейтральных молекул растворителя (Н2О) между внутренней и внешней сферой комплекса
Изомерия оптическая – вид внутрисферной изомерии, связанный с различным расположением лигандов во внутренней сфере комплеса, приводящим к появлению оптических изомеров (несовместимых зеркальных изображений).
Многоядерные комплексы – комплексы, содержащие во внутренней сфере два и более комплексообразоваиелей.
Кластеры – многоядерные комплексные соединения, в которых атомы комплексообразователя связаны друг с другом непосредственно.
Высокоспиновая электронная конфигурация комплекса – электронная конфигурация с максимально возможным числом неспаренных электронов на атомных или молекулярных орбиталях.
Низкоспиноваяэлектронная конфигурация комплекса – электронная конфигурация с максимально возможным числом спаренных электронов на атомных или молекулярных орбиталях.
Внутриорбитальные комплексы – комплексы, у которых в образовании химических связей принимают участие ns-, np - и (n-1) d – орбитали комплексообразователя.
Внешнеорбитальные комплексы - комплексы, укоторых в образовании химических связей принимают участие ns-, np - и nd- орбитали комплексообразователя.
Энергия расщепления – разность энергии подуровней, получаемых при расщеплении d-орбиталей центрального атома в поле лигандов; разность энергий eg и t2g – орбиталей.
Спектрохимический ряд лигандов – последовательность лигандов, расположенных по увеличению их влияния на расщепление d-подуровня комплексообразователя.
Рацемат – смесь эквимолярных количеств оптических изомеров, не обладающая оптической активностью.
Энантиомеры – оптические изомеры, способные вращать плоскость поляризации света в противоположные направления.
Хелаты (циклические соединения) – комплексные соединения с полидентатными лигандами, образующими в структуре циклы – замкнутые группировки атомов, включающие комплексообразователь.
Хелат – эффект – повышенная устойчивость комплексов при образовании в их структуре циклических фрагментов, включающих комплексообразователь
Константа образования (устойчивости) ступенчатая К i - константа равновесия реакции образования комплекса на какой-либо i - ой ступени комплексообразования, с присоединением одного очередного иона (молекулы) лиганда.
Константа образования (устойчивости) общая – константа равновесия реакции образования комплекса в случае присоединения данного числа лигандов к комплексообразователю.
Приложение 2
«Карусель» - игра на отработку умения составлять название комплекса по формуле и наоборот. Студенты делятся на группы, каждому студенту группы выдается карточка с формулами (названиями), студент выполняет свое задание (каждый студент использует цветные ручки разного цвета) и передает его на проверку другому, проверив выполнение этого задания, он передает его на проверку следующему. Таким образом, каждый студент выполняет свое задание и проверяет работу других студентов в своей группе и имеет возможность оценить свои знания и умения.
Вариант 1
[Pt(NH3)4]Cl2 хлорид тетраамминплатины(П)
[Ag(NH3)2]Cl хлорид диамминсередра(1)
[Cu(NH3)4](NO3)2 нитрат тетраамминмеди(П)
[Pt(NH3)4][PdCl4] тетрахлоропалладиат(П)
тетраамминплатина(П)
K[Au(CN)2] дицианоаурат(1) калия
Вариант 2
[Co(NH3)6]Cl3 хлорид гексаамминкобальта(Ш)
[Pt(NH3)4SO4]Br2 бромид тетраамминсульфатоплатины (VI)
[Co(H2O)(NH3)4CN]Br2 бромид акватетраамминцианокобальта(Ш)
[Pd(NH3)4][PtCl4] тетрахлороплатинат(П)
тетраамминпалладий(П)
Na3[Co(NO2)6] гексанитрокобальтат(Ш) натрия
Вариант 3
[Cr(H2O)3(NH3)3]Cl3 хлорид триамминтриаквахрома(Ш)
[Pd(H2O)(NH3)2Cl]Cl хлорид хлородиамминаквапалладия(П)
[Co(NH3)5Cl]Cl2 хлорид хлоропентааквакобальта(Ш)
[Pt(NH3)3Cl]2[PtCl4] тетрахлороплатинат(П)
хлоротриамминплатина(П)
K2[Pt(Cl)(OH)5] хлоропентагидроксоплатинат(IV) калия
Вариант 4
[Pt(NH3)4][Pt(NH3)Cl3]2 амминтрихлороплатинат(IV)
тетраамминплатина(IV)
[Ag(NH3)2]Cl хлорид диамминсеребра(1)
[Pt(NH3)3Cl]Cl хлорид хлоротриамминплатина(П)
K3[Cr(SCN)6] гексатиоцианатохромат(Ш) калия
[Pt(NH3)2Cl4] тетрахлородиаминплатина
Вариант 5
[Pt(NH3)3Cl3]Br бромид триамминтрихлороплатина(IV)
[Co(NH3)6][Co(NO2)6] гексанитрокобальтат(Ш)
гексаамминкобальта(Ш)
[Co(H2O)3F3] трифторотриаквакобальт
(NH4)2[Hg(SCN)4] тетратиоцианатомеркуриат(П) аммония
[Pt(NH3)2Cl2] дихлородиамминплатина
Вариант 6
K3[Cu(CN)4] тетрацианокупрат(1) калия
K[Co(NH3)2(NO2)4] диааминтетранитрокобальтат(Ш) калия
[Cr(NH3)3PO4] триамминфосфатохром
[Cr(H2O)3C2O4Cl] триаквахлорооксалотохром
K2[PtI4] тетраиодоплатинат(IV) калия
Вариант 7
[Pt(NH3)2Cl2] диамминдихлороплатина
[Cr(NH3)3PO4] триамминфосфатохром
[Pt(NH3)4][Pt(NH3)Cl3]2 амминтрихлороплатинат(IV)
[Pd(H2O)(NH3)2Cl]Cl хлорид диамминаквахлоропалладия(П)
K2[PtI4] тетраиодоплатинат(IV) калия
Вариант 8
[Cr(H2O)3C2O4Cl] триаквахлорооксалотохром
[Co(NH3)6][Co(NO2)6] гексанитрокобальтат(Ш)
гексаамминкобальта(Ш)
K3[Cr(SCN)6] гексатиоцианатохромат(Ш) калия
K[Au(CN)2] дицианоаурат(1) калия
[Co(H2O)(NH3)4CN]Br2 бромид акватераамминцианокобальта(Ш)
Вариант 9
[Pd(NH3)4][PtCl4] тетрахлороплатинат(П)
[Pt(NH3)4][Pt(NH3)Cl3]2 амминтрихлороплатинат(IV)
тетраамминплатина(IV)
K3[Cu(CN)4] тетрацианокупрат(1) калия
[Pt(NH3)2Cl2] диамминдихлороплатина
[Cr(H2O)3(NH3)3]Cl3 хлорид триамминтриаквахрома(Ш)
Вариант 10
[Co2(CN)8]4- октацианодикобальт(П)
[Co(H2O)4(CO3)2]2- тетрааквадикарбонатокобальтат(Ш)
[Cu(C2O4)2]2- диоксалатокупрат(П)
[Ni2(NO)2(CN)6]2- динитрозилгексацианодиникель(2+)
[Rh2(CH3COO)4Br2]2- дибромотетраацетатодирутенат(2+)
Приложение 3
«Мозаика» - игра по составления структурных формул комплексных соединений по описанию. Каждый студент получает карточку с заданием. Составив структурную формулу комплексного соединения, предложите способы разрушения полученного комплекса.
1. В растворе соли состава СоСО3Cl . 4H2O не обнаружены NH3 и карбонат-ионы CO32- . Весь хлор, содержащийся в составе этой соли, переходит в AgCl. Измерение электрической проводимости приводит к заключению, что молекула соли распадается на два иона. Каково координационное строение соли? Определите степень окисления центрального атома и дентатность иона CO32-.
2. Измерение электропроводности свежеприготовленного раствора соединения состава CoCl2NO3 . 5NH3 показывает, что оно распадается на три иона. Известно также, что весь хлор, содержащийся в составе этого соединения, практически осаждается при действии нитрата серебра. Каково строение комплекса?
3. При действии уксусной кислоты на раствор соли Co(NO2)3 . 4NH3, в котором не обнаружено ионов кобальта и свободного аммиака, установлено, что только один нитрит-ион разрушается с выделением оксидов азота. Измерение электрической проводимости показывает, что соль распадается на два иона. Каково строение этой соли?
4. При действии на соль состава Co(NO3)2SCN . 5NH3 раствора, содержащего ионы Fe3+ , не наблюдается характерного окрашивания, связанного с образованием Fe(SCN)3 . Отсутствуют также специфические реакции на ион кобальта и аммиак. Исследованием показало, что соль распадается на три иона. Каково координационное строение этой соли?
5. Используя в качестве лигандов бромид-ионы и аммиак, составьте формулу шестикоординационного комплекса палладия (IV), водный раствор которого является неэлектролитом.
6. Используя в качестве лигандов бромид-ионы и аммиак, составьте формулу координационного соединения хрома (П), водный раствор которого имеет приблизительно такую же электропроводность, как и водный раствор бромида калия.
7. Используя в качестве лигандов бромид-ионы и аммиак, составьте формулу октаэдрического комплекса ванадия (Ш), содержащего четыре лиганда NH3.
8. Из раствора соли PtCl4 . 6NH3 нитрат серебра осаждает весь хлор в виде хлорида серебра, а из раствора PtCl4 . 3NH3 только ¼ часть входящего в ее состав хлора. Написать координационные формулы этих солей. Определить координационное число платины в каждой из них.
9. Хлорид кобальта (Ш) образует с аммиаком соединения следующего состава: CoCl3 . 6NH3; CoCl3 . 5NH3 H2O; СоСl3 . 5NH3 ; CoCl3 . 4NH3. Действие раствора нитрата серебра приводит к осаждению всего хлора из первых двух соединений, 2/3 хлора – из третьего; 1/3 хлора – из четвертого. Измерения электрической проводимости растворов этих соединений показывают, что первое и второе распадаются на четыре иона, третье – на три иона, четвертое – на два иона. Каково координационное строение соединений?
10. Раствор соли Fe(CN)2 . 4KCN не обнаруживает реакций, характерных для ионов железа (П) и цианид-ионов. Каково строение этой соли и к какому типу электролита относится данное комплексное соединение?
Приложение 4
Самостоятельная работа студентов по разработке плана - характеристики предлагаемого комплекса ……………….
Ожидаемый ответ:
-записать формулу комплексного соединения;
- определить заряд металла-комплексообразователя, дентатность лиганда, координационное число, заряд комплексного иона;
- определить природу лиганда (сильный или слабый) и координационный многогранник;
- записать электронную конфигурацию металла-комплексообразователя, составить диаграмму расщепления энергетических d-уровней катиона металла кристаллическим полем лигандов;
- определить число неспаренных электронов и рассчитать магнитный момент комплекса;
- написать уравнения ступенчатой диссоциации комплекса;
- составить выражение ступенчатых констант констант устойчивости комплексов и общей константы устойчивости и привести ее количественное значение, используя справочник;
- оценить термодинамическую и кинетическую устойчивость комплекса, сделать вывод о возможности участия комплекса в реакциях обмена лигандами и разрушения;
- оценить окислительно-восстановительные свойства комплекса.
Далее каждый студент в соответствии с разработанным планом составляет реферат – характеристику строения и свойств комплексного соединения. Например, следующих соединений:
1) [Cr(H2O)6]Cl3 6) K3[CoF6]
2) [Ag(NH3)2]OH 7) H[CuCl2]
3) [Cu(NH3)4]SO4 8) K3[Cr(OH)6]
4) [Fe(H2O)6]Cl3 9) Na3[Ag(S2O3)2]
5) [Fe(NCS)3(H2O)3] 10) K2[HgBr4]
Приложение 5
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Тема «Основные понятия химии комплексных соединений»
1. Определите степень окисления металла-комплексообразователя в каждом из следующих соединений:
[Co(NH3)6]Cl3 [Pt(NH3)2Cl2] K[Pt(NH3)Cl5]
2. Определите координационное число металла-комплексообразователя:
K2[PtCl6] K[Pt(NH3)Cl5] [Zn(NH3)4]Cl2
3. Составьте название соединений:
[Al(H2O)6]Cl3 [Pt(NH3)3Cl]Cl K2[PtCl4]
4. Запишите формулу комплексного иона, если известно, что он содержит:
а) ион меди (II), связанный с шестью молекулами воды;
б) ион хрома (III), связанный с двумя молекулами воды, двумя хлорид-ионами и одним оксалат-ионом;
в) ион хрома (III), связанный с тремя оксалат-ионами.
5. Запишите координационную формулу каждого из следующих соединений:
а) диамминдихлороплатина;
б) гексацианоферрат (III) калия;
в) перхлорат бис-(этилендиаммин)-дифторокобальта(III).
6. Из приведенных ниже координационных соединений и простых солей выберите пары, состоящие из комплекса и соли, которые должны иметь приблизительно одинаковую электропроводность в водном растворе:
KCl, [Co(NH3)6]Cl3, CaCl2, K[Pt(NH3)5Br], LaCl3, K3[Fe(CN)6]
7. На основании приведенных ниже данных о молярной электропроводности растворов ряда комплексов платины (IV) запишите координационную формулу каждого комплекса и составьте название каждого соединения:
Молекулярная формула | электропроводность, Ом–1 С=0,05М |
Pt(NH3)6Cl4 | 523 |
Pt(NH3)4Cl4 | 228 |
Pt(NH3)3Cl4 | 97 |
Pt(NH3)2Cl4 | 0 |
KPt(NH3)Cl5 | 108 |
Тема «Изомерия комплексных соединений»
1. Две формы платинового комплекса одинакового химического состава отличаются друг от друга по окраске и по растворимости в ряде растворителей. Водные растворы обеих форм не обладают электропроводностью. Исходя из этих (весьма скудных) данных, укажите о каком типе изомерии, вероятнее всего, идет речь в данном случае и какие типы изомерии совершенно исключаются.
2. Предложите структурные формулы стереоизомеров соединения Pt(en)(NO2)2Br2.
3. Запишите формулы двух возможных координационных изомеров соединения общей формулы Co(NH3)4Cl2OH.
4. Запишите формулы, выделив в них координационные сферы, и дайте названия двум различным веществам с общей молекулярной формулой PtCu(NH3)4Cl4.
5. Соединение Co(NH3)5(SO4)Br существует в двух формах. Каждая из них диссоциирует в растворе с образованием двух ионов. Как можно доказать с помощью химических реакций их структуру?
6. В присутствии лиганда SCN– возможна изомерия положения. Когда он координирован через атом S, его называют тиоцианато-лигандом, а когда он координирован через атом N, то изотиоцианато-лигандом. Изобразите структуры и назовите все возможные изомеры диамминди-тиоцианатоплатины (II).
7. Какие типы изомерии характерны для следующих комплексов:
а) [Pt(NH3)Br2Cl]- г) [Co(NH3)2enCl2]+
б) [Pt(NH3)2BrCl] д) [Cr(NH3)2Br2Cl2]-
в) [Co(H2O)(NH3)2enCl]2+ е) [Pt(NH3)(N2H4)(NH2OH)I]+
Изобразите графические формулы изомеров. Назовите соединения в соответствии с требованиями современной номенклатуры.
8. Изомер состaва PtCl2.2NH3 представляет собой нерастворимое твердое вещество, которое при перетирании с нитратом серебра дает раствор, содержащий [Pt(NH3)4](NO3)2 и новую твердую фазу состава Ag2[PtCl4]. Приведите структуры и назовите каждое из трех соединений платины (П).
Тема «Химическая связь в комплексных соединениях»
1.Используя ТКП и МВС, объясните образование следующих комплексов:
а) [Fe(H2O)6]3+ д) [Cu(NH3)2]+
б) [Co(NH3)6]3+ е) [AuCl4]-
в) [Cr(OH)6]3- ж) [Fe(CN)6]3-
г) [Zn(NH3)4]2+ з) [Mn(CN)6]4-
Укажите для этих комплексов:
- тип гибридизации валентных орбиталей центральных атомов;
- вид координационных многогранников;
- чисто спиновые значения эффективных магнитных моментов (найдите расчетным путем).
2. Изменятся ли магнитные свойства комплексов:
а) [Fe(H2O)6]3+ г) [Cr(H2O)6]2+
б) [Cr(H2O)6]3+ д) [Fe(H2O)6]2+
в) [Mn(H2O)6]2+ е) [Co(H2O)6]2+
при замене лигандов Н2О на цианид-ионы при сохранении координационного многогранника.
3.Определите тип гибридизации орбиталей и координационный многогранник атома никеля в карбониле Ni(CO)4 .
4. Объясните диамагнетизм молекулы карбонила марганца.
5. Используя ТПК и МВС, объясните диамагнетизм комплексов: [Ni(CN)4]2- и [Fe(CN)6]4- и парамагнетизм ионов: [NiCl4]2- , [Fe(H2O)6]3+ .
6. Напишите химическую формулу и электронную конфигурацию центрального атома (ТКП) для гексанитритокобальтата (П) калия, если эффективный магнитный момент равен 1,85 мБ.
7. Определите электронную конфигурацию, число неспаренных электронов, величины ЭСКП для каждого из следующих комплексов, используя спектрохимический ряд, чтобы решить, какого типа лиганд – сильного или слабого:
[Co(NH3)6]3+ ; [Fe(H2O)6]2+ ; [Fe(CN)6]3- ; [Cr(NH3)6]3+ ;
тетраэдрический [Ni(CO)4]; тетраэдрический [FeCl4]2-.
8. Какая характеристика d-орбиталей центрального атома металла в комплексе ответственна за их расщепление на две группы в октаэдрическом поле лигандов?
9. Запишите электронные конфигурации атома и трехзарядного катиона каждого из указанных ниже металлов, приведите диаграмму расщепления энергетических уровней кристаллическим полем лигандов в октаэдрическом комплексе и укажите, как размещаются электроны по d‑орбиталям, исходя из предположения, что комплексы образуются с участием лигандов сильного поля: а) Сr; б) Со; в) Ni.
10. Комплексный ион [Fe(NH3)6]2+ содержит четыре неспаренных электрона, а комплексный ион [Co(NH3)6]3+ не имеет ни одного неспаренного электрона. Объясните, пользуясь теорией КП, чем обусловлено это различие.
Тема: «Окраска комплексных соединений»
1. Как окрашено координационное соединение, поглощающее излучение с длиной волны 630 нм?
2. Три изомерных комплекса окрашены в красный, зеленый и желтый цвет соответственно. Какой из этих комплексов поглощает излучение с наибольшей энергией, если каждый из них дает только одну полосу поглощения в видимой области спектра? Какой комплекс поглощает излучение с самой низкой энергией?
3. Выберите из каждой указанной ниже пары комплексов тот комплекс, который, по вашему мнению, должен поглощать свет с более высокой энергией?
а) [CoF6]4– и [Co(NH3)6]2+
б) [FeCl4]– и [FeCl4]2–
в) [V(H2O)6]3+ и [V(NO3)6]3–
4. Растворы, содержащие ион [Co(H2O)6]2+, поглощают свет с длиной волны 520 нм; растворы, содержащие ион [CoCl4]2–, поглощают свет с длиной волны 690 нм. Как окрашены эти соединения? Почему максимум поглощения раствора [CoCl4]2– наблюдается при больших длинах волн, чем максимум поглощения раствора [Co(H2O)6]2+?
5. Какие изменения должны произойти в спектре поглощения октаэдрических комплексов V(III) при замене лигандов Н2О на NH3 и затем на СN–?
6. Исходя из данных о длинах волн максимумов поглощения, укажите, как должны быть окрашены следующие комплексы:
а) [Co(NH3)6]3+ 470 нм; б) [Co(NH3)4(NO2)2]+ 440 нм;
в) [Co(NH3)4(H2O)2]3+ 510 нм; г) [Co(en)2Cl2]+ 535 нм.
7. Объясните, почему соединения золота (I) не окрашены, а соединения золота (III) — окрашены.
8. Максимум поглощения видимого света ионом [Cu(NH3)4]2+ соответствует длине волны 304 нм. Вычислите энергию расщепления d-уровня.
9. Для иона [Cr(H2O)6]3+ энергия расщепления равна 167.2 кДж/моль. Какова окраска соединений хрома (III) в водных растворах?
10. Ион [Co(H2O)6]3+ окрашен в красный цвет, а ион [Cr(H2O)6]3+ — в зеленый. Укажите соотношение длин волн, отвечающих максимумам поглощения света этими ионами.
11. Растворы комплексов [Co(NH3)6]2+ , [Co(H2O)6]2+ и [CoCl4]2- окрашены. Один из них розовый, другой желтый, третий синий. Используя спетрохимический ряд лигандов и относительные величины ЭСКП, определите цвет каждого комплекса.
12. Энергия расщепления кристаллическим полем для комплекса [Fe(H2O)6]2+ равна 120 кДж/моль. Вычислите предполагаемую длину волны поглощения, соответствующую возбуждению электрона с нижнего энергетического уровня на верхний энергетический уровень d-орбиталей. Будет ли данный комплекс поглощать излучение в видимой области спектра?
Тема: «Устойчивость комплексов»
1. Сравните устойчивость в растворе двух комплексных соединений: K2[Mn(H2O)2(C2O4)2] и K4[Mn(CN)6], эффективные магнитные моменты которых равны 5,86 и 1,83 мБ. Укажите, о какой устойчивости, термодинамической или кинетической, идет речь. Вычислите ЭСКП для указанных комплексов.
2. Вычислите ЭСКП и сопоставьте термодинамическую устойчивость, а такжен рассчитайте эффективный магнитный момент для следующих комплексов:
а) [Cr(H2O)6]3+ д) [Cr(H2O)6]2+
б) [Mn(H2O)6]2+ е) [Mn(CN)6]4-
в) [Fe(H2O)6]2+ ж) [Fe(CN)6]4-
г) [CoF6]3- з) [Co(NH3)6]3+
3. Сопоставьте электронные конфигурации центральных атомов, координационные многогранники и кинетическую устойчивость комплексов:
а) [Ni(NH3)6]Cl2 и K2[Ni(CN)4] б) [Co(NH3)6Cl2 и [Co(NH3)6]Cl3
в) K[FeCl4] и [K3[Fe(CN)6] г) [Co(NH3)5Cl]Cl2 и K2[CoCl4] .
4. Сравните устойчивость в растворе трех комплексных ионов: [CoCl4]2-, [Co(NO2)6]3- и [Co(NO2)6]4- . Укажите, о какой устойчивости, термодинамической или кинетической идет речь. Интерпретируйте наблюдаемую закономерность с позиций МВС и ТКП. Вычислите ЭСКП.
Тема: «Эффект трансвлияния»
1. Основываясь на ряде трансвлияния лигандов, напишите уравнения реакций при взаимодействии изомеров [Pt(NH3)2Cl2] c тиомочевинной CS(NH2)2. Назовите полученные вещества в соотвествии с требованиями современной номенклатуры.
2. Используя ряд трансвлияния лигандов, составьте уравнения реакций взаимодействия комплекса [Pt(NH3)4]Cl2 с избытком хлороводородной кислоты. Назовите полученные вещества.
Тема: «Окислительно-восстановительные свойства комплексов»
1. Стабилизируется ли степень окисления +1 для меди образованием комплексного иона [CuCl2]-? Ответ подтвердите расчетом констант равновесия реакций диспропорционирования Cu+ в водном растворе и растворе с [Cl-] = 1 моль/л. Справочные данные, необходимые для расчета: Eо(Cu+/Cu) = 0,52 B; Eo(Cu2+/Cu+) = 0,15 B; lg Kуст. ([CuCl2]-) = 5,35.
2. Даны следующие справочные данные:
Eo(Au+/Au) = 1,69 B; Eo(Ag+/Ag) = 0,80 B;
Eo ([Au(CN)2]-/Au) = - 0,60 B; Eo ([Ag(CN)2]-/Ag) = - 0,29 B.
Константы равновесия каких реакций можно рассчитать из этих данных? Рассчитайте константы равновесия этих реакций.
3. Используя приведенные значения стандартных потенциалов
Eo(Hg2+/Hg) = 0,85 B; Eo ([Hg(CN)4]2- /Hg) = - 0,37 B;
Eo([HgCl4]2-/Hg) = 0,38 B; определите константы устойчивости комплексных ионов в растворе. Равновесие каких реакций они характеризуют?
4. Используя следующие данные:
Eo(Fe3+ / Fe2+) = 0,771 B; Eo([Fe(CN)6]3- /[Fe(CN)6]4- ) = 0,360 B
а) оцените относительную устойчивость комплексных ионов по отношению констант устойчивости
в) объясните изменение константы устойчивости при переходе от комплекса железа (Ш) к комплексу железа (П).
Приложение 6
Контрольная работа 1
1. Какова формула соединения
А) с комплексообразователем Со(Ш) (КЧ 6) с лигандами аммиаком, хлорид-ионами и внешней сферой –ионом калия
Б) с комплексообразователем Сr(Ш) (КЧ 6), лигандами OH - , H2O и внешней сферой Cl-
В) с комплексообразователем Pt(IV) (КЧ 6) , лигандами Br - , NH3 и внешней сферой Cl-
Г) с комплексообразователем Fe(Ш) координационное число 6, лигандами SCN - , Н2О и внешней сферой K+
Д) с комплексообразователем Pt(П), координационное число 4, лигандами NO2- ,NH3 и внешней сферой Cs+
Е) с комплексообразователем Ni(П), координационное число 6, лигандами NCS - , en и внешней сферой Na+
Ж) с комплексообразователем Cu(П), координационное число 4, лигандами CN - , NH3 и внешней сферой Cl -
З) с комплексообразователем Al(Ш), координационное число 6, с лигандами OH-, H2O и внешней сферой K+
2.Определите заряд комплекса
А) хлорооксалатотриаквахром (Ш)
Б) оксалатобис(этилендиамин)кобальта (Ш)
В) цианотриамминмеди(П)
Г) тетра(тиоцианато)этилендиаминникколат(П)
Д) дигидроксотетрааквахрома(Ш)
Е) трихлоротриамминкобальт(Ш)
Ж) трицианоамминкупрат(П)
З) триамминдиаквахлорокобальт(Ш)
3. Какова электронная формула d - подуровня
А) атома железа (П)
Б) атома хрома (П)
В) атома меди (П)
Г) атома цинка (П)
Д) атома скандия (Ш)
Е) атома хрома (Ш)
Ж) атома ванадия (V)
З) атома кобальта (П)
4. Определите тип изомерии в наборах комплексных соединений
А) [Cr(H2O)6]Cl3 и [Cr(H2O)5Cl]Cl2
Б) [Co(NH3)5Br]SO4 и [Co(NH3)5SO4]Br
В) [Pt(NH3)5Cl]Cl3 и [Pt(NH3)4Cl2]Cl2
Г) транс - [Cr(en)2(Cl)2]Cl и цис - [Cr(en)2(Cl)2]Cl
Д) [Pt(NH3)4SO4](OH)2 и [Pt(NH3)4(OH)2]SO4
Е) [Co(py)2Cl2]Cl и [Co(py)Cl3]py
Ж) цис - K2[PtCl2(NO2)4] и транс- K2[PtCl2(NO2)4]
З) [Co(NH3)4Cl(NO3)]Cl и [Co(NH3)4Cl2]NO3
5. По методу валентных связей предскажите тип гибридизации атомных орбиталей комплексообразователя и геометрическую форму следующих диамагнитных комплексов:
А) катион диаминсеребра(1)
Б) ион трииодомеркурат(П)
В) ион тетрахлороплатинат(П)
Г) ион тетрацианоцинкат(П)
Д) ион тетрагидроксоаурат(Ш)
Е) ион тригидроксоцинкат(П)
Ж) катион гексаамминникеля(П)
З) катион гексаакважелеза(Ш)
Контрольная работа 2
1. Определите конфигурацию d-подуровня и число неспаренных электронов у атома
А) кобальта (П) в октаэдрическом комплексе при сильном поле лигандов
Б) железа (П) в октаэдрическом комплексе при сильном поле лигандов
В) хрома (П) в октаэдрическом комплексе при слабом поле лигандов
Г) железа (Ш) в октаэдрическом комплексе при слабом поле лигандов
Д) никеля (П) в октаэдрическом комплексе при сильном поле лигандов
Е) железа (П) в октаэдрическом комплексе при слабом поле лигандов
Ж) марганца (П) в октаэдрическом комплексе при слабом поле лигандов
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
